dveře 

Kolik světů je v našem vesmíru. Kolik vesmírů je na světě? Další vývoj kosmologie

Důležitou roli při určování stáří Vesmíru hraje rozdělení fází jeho vývoje od počátku velkého třesku.

Evoluce vesmíru a fáze jeho vývoje

Dnes je obvyklé rozlišovat následující fáze vývoje vesmíru:

  1. Planckův čas - období od 10 -43 do 10 -11 sekund. V tomto krátkém časovém období, jak se vědci domnívají, se gravitační síla „oddělila“ od zbytku sil interakce.
  2. Epocha zrození kvarků je od 10 -11 do 10 -2 sekund. Během tohoto období došlo ke zrodu kvarků a oddělení známých fyzikálních sil interakce.
  3. Moderní éra – začala 0,01 sekundy po velkém třesku a pokračuje nyní. Během této doby vznikly všechny elementární částice, atomy, molekuly, hvězdy a galaxie.

Stojí za zmínku, že důležitým obdobím ve vývoji vesmíru je doba, kdy se stal průhledným pro záření - tři sta osmdesát tisíc let po velkém třesku.

Metody určování stáří vesmíru

Jak starý je vesmír? Než se to pokusíte zjistit, stojí za zmínku, že její věk je považován za dobu velkého třesku. Dnes nikdo nemůže s úplnou jistotou říci, před kolika lety se vesmír objevil. Když se podíváte na trend, pak vědci časem dojdou k závěru, že její věk je vyšší, než se dříve myslelo.

Nejnovější výpočty vědců ukazují, že stáří našeho vesmíru je 13,75±0,13 miliardy let. Podle některých odborníků může být konečný údaj v blízké budoucnosti revidován a upraven na patnáct miliard let.

Moderní způsob odhadování stáří vesmíru je založen na studiu „starověkých“ hvězd, hvězdokup a nevyvinutých vesmírných objektů. Technologie pro výpočet stáří vesmíru je složitý a rozsáhlý proces. Budeme uvažovat pouze o některých principech a metodách výpočtu.

Masivní shluky hvězd

Aby vědci určili, jak starý je vesmír, zkoumají oblasti vesmíru s velkým shlukem hvězd. Těla jsou přibližně ve stejné oblasti a mají podobné stáří. Současné zrození hvězd umožňuje vědcům určit stáří hvězdokupy.

Pomocí teorie „evoluce hvězd“ sestavují grafy a provádějí víceřádkové výpočty. Berou se v úvahu data objektů stejného stáří, ale různé hmotnosti.

Na základě získaných výsledků je možné určit stáří shluku. Předběžným výpočtem vzdálenosti ke skupině hvězdokup vědci určují stáří vesmíru.

Podařilo se vám přesně určit, jak starý je vesmír? Podle výpočtů vědců byl výsledek nejednoznačný – od 6 do 25 miliard let. Bohužel tato metoda má velký počet složitosti. Proto došlo k závažné chybě.

Dávní obyvatelé vesmíru

Aby vědci pochopili, kolik let vesmír existuje, pozorují bílé trpaslíky v kulových hvězdokupách. Jsou dalším evolučním článkem po červeném obrovi.

V procesu přechodu z jednoho stupně do druhého se hmotnost hvězdy prakticky nemění. Bílí trpaslíci nemají termonukleární fúzi, takže díky nahromaděnému teplu vyzařují světlo. Pokud znáte vztah mezi teplotou a časem, můžete určit stáří hvězdy. Stáří nejstarší kupy se odhaduje na asi 12-13,4 miliard let. Tato metoda je však spojena s náročností pozorování spíše slabých zdrojů záření. Jsou zapotřebí vysoce citlivé dalekohledy a zařízení. K vyřešení tohoto problému je zapojen výkonný Hubbleův vesmírný dalekohled.

Prvotní „bujlon“ vesmíru

Aby vědci určili, jak starý je vesmír, pozorují předměty sestávající z primární substance. Do naší doby přežily díky pomalému tempu evoluce. Zkoumání chemické složení podobné objekty, vědci porovnávají s daty termonukleární fyziky. Na základě získaných výsledků se určí stáří hvězdy nebo hvězdokupy. Vědci provedli dvě nezávislé studie. Výsledek se ukázal být docela podobný: podle prvního - 12,3-18,7 miliardy let a podle druhého - 11,7-16,7.

Rozpínající se vesmír a temná hmota

Existuje velké množství modelů pro určení stáří vesmíru, ale výsledky jsou značně kontroverzní. Dnes existuje přesnější způsob. Vychází ze skutečnosti, že vesmír se od velkého třesku neustále rozšiřuje.

Zpočátku byl prostor menší, se stejným množstvím energie jako nyní.

Podle vědců postupem času foton „ztrácí“ energii a vlnová délka se zvyšuje. Na základě vlastností fotonů a přítomnosti černé hmoty jsme vypočítali stáří našeho Vesmíru. Vědcům se podařilo určit stáří vesmíru, činilo 13,75 ± 0,13 miliardy let. Tato metoda výpočtu se nazývá Lambda-Cold Dark Matter - moderní kosmologický model.

Výsledek může být chybný

Žádný z vědců však netvrdí, že tento výsledek je přesný. Tento model zahrnuje mnoho podmíněných předpokladů, které jsou brány jako základ. V současnosti je však tato metoda určování stáří vesmíru považována za nejpřesnější. V roce 2013 bylo možné určit rychlost rozpínání vesmíru – Hubbleovu konstantu. Bylo to 67,2 kilometrů za sekundu.

Pomocí přesnějších údajů vědci určili, že stáří vesmíru je 13 miliard 798 milionů let.

Chápeme však, že v procesu určování stáří Vesmíru byly použity obecně uznávané modely (kulovitě plochý tvar, přítomnost studené temné hmoty, rychlost světla jako maximální konstanta). Pokud se naše předpoklady o obecně uznávaných konstantách a modelech v budoucnu ukážou jako chybné, bude to vyžadovat přepočet získaných dat.

Je vesmír nekonečný, nebo má konec? Pokud je nekonečný, pak to znamená, že musí existovat paralelní vesmíry, říká fyzik Brian Green.
Myšlenku vysvětlil v rozhovoru pro NPR pomocí metafory: "Představte si vesmír jako balíček karet. Pokud karty zamícháte, dojde k mnoha změnám," říká Brian Green. "Pokud budete tento balíček míchat dostatečně dlouho, pořadí karet se může opakovat. Pak totéž s nekonečným Vesmírem. S omezeným souborem kombinací hmoty se pořadí jejího uspořádání musí jednoho dne opakovat."
Mnoho teoretických vědců podle něj vážně uvažuje o možnosti existence Multivesmíru. Zde jsou některé z existujících hypotéz.
1. Bublinové vesmíry
Kosmolog Alexander Vilenkin z Tufts University věří, že oddělené vesmírné zóny po Velkém třesku by se mohly rozšířit, což vedlo ke vzniku izolovaných bublinových vesmírů.
Podle Viletkinovy ​​teorie se naše bublina přestala rozpínat, což vytvořilo určité podmínky v našem vesmíru. Jiné bubliny však mohly pokračovat v expanzi, což způsobuje fyzikální vlastnosti tyto vesmíry se absolutně nepodobají těm, které pozorujeme v našem vesmíru.
2. Vesmír jako hologram
Teorie strun pohlíží na vesmír jako na soubor velmi tenkých, vibrujících strun. Tyto struny vytvářejí sílu známou jako gravitace. Strunový svět je jakýmsi hologramem promítnutým z nižší kosmické dimenze, který je jednodušší, plošší a nemá žádnou gravitaci.
3 Obrovská prázdnota ve vesmíru může být bránou do jiného vesmíru
Prázdnota ve vesmíru o délce 1 miliardy světelných let zmátla vědce, když byla objevena v roce 2007. Poté, v roce 2009, byla objevena další prázdnota ve vesmíru o délce 3,5 miliardy světelných let. Takový jev nelze vysvětlit moderními poznatky o struktuře a vývoji vesmíru. Prázdniny tak gigantických rozměrů nemohly vzniknout v době od Velkého třesku. Jejich vzdělávání by trvalo mnohem déle.
Laura Mersini-Hugton, fyzička a profesorka na University of North Carolina, věří, že jde o stopu jiného vesmíru, který je mimo náš vesmír. Podle její hypotézy Kvantové zapletení mezi naším vesmírem a jiným vesmírem vytvořili tyto prázdnoty jako předěl mezi vesmíry.
4. Paralelní vesmíry, které se mohou navzájem srážet
Velký třesk, který vytvořil vesmír, mohl být způsoben srážkou dvou trojrozměrných vesmírů v jiném kosmickém prostoru. Velký třesk může být jen jedním z mnoha velkých třesků. Stvoření vesmíru je cyklický proces, říkají Paul Steinhard, profesor fyziky na Princetonské univerzitě, a Neil Turok, ředitel Perimeter Institute for Theoretical Physics v kanadském Ontariu.
Jejich teorie je částečně založena na teorii superstrun. V předmluvě ke své knize The Infinite Universe Beyond the Big Bang napsali: "Jsme přesvědčeni, že okamžik stvoření byl jen součástí nekonečného cyklu kolosálních srážek mezi naším Vesmírem a paralelním světem."
Novinky na toto téma: Ukrajinci mají jedinečnou příležitost vybrat 50 000 eur a získat podporu Finska - 3 divoká 13 děsivá fakta o pátek 13. - 13. března 2013 Na Saturnu a Jupiteru prší diamanty - 13. srpna 2013 Nebezpečné nemoci s legračními příznaky - 21. září 2013 6 nejznámějších kleteb v historii - 19. září 2013 Krása a hrůza živých panenek: Odessa Barbie s rusovlasou přítelkyní - 17. září 2013 Na Floridě se objevil bílý aligátor s modré oči- 13. září 2013 Boj proti opilství v roce 1902 - vizuální protialkoholní plakáty - 10. září 2013 10 stereotypů o Americe - 5. září 2013 Hlavy států: kdo za co a kde seděl - 5. září 2013

Před třemi desetiletími se ve vědeckém světě začala šířit tzv. teorie inflace. V centru tohoto konceptu je myšlenka zvláštní formy hmoty, nazývané „falešné vakuum“. Má velmi vysoké energetické vlastnosti a vysoký podtlak. Nejúžasnější vlastností falešného vakua je odpudivá gravitace. Prostor naplněný takovým vakuem se může rychle rozpínat v různých směrech.

Spontánně vznikající „bubliny“ vakua se šíří rychlostí světla, ale prakticky se navzájem nesrážejí, protože prostor mezi takovými útvary se rozšiřuje stejnou rychlostí. Předpokládá se, že lidstvo žije v jedné z mnoha takových „bublinek“, které jsou vnímány jako rozpínající se vesmír.

Z běžného pohledu je mnohočetné „bubliny“ falešného vakua řadou dalších, zcela soběstačných. Háček je v tom, že mezi těmito hypotetickými formacemi neexistují žádné přímé materiální vazby. Proto přesun z jednoho vesmíru do druhého bohužel nebude fungovat.

Vědci dospěli k závěru, že počet vesmírů, které vypadají jako „bubliny“, může být nekonečný a každý z nich se rozpíná bez jakýchkoli omezení. Ve vesmírech, které se nikdy neprotínají s tím, kde se nachází sluneční soustava, se tvoří nekonečné množství možností pro vývoj událostí. Kdo ví, možná se v jedné z těchto „bublinek“ přesně opakuje historie Země?

Paralelní vesmíry: hypotézy vyžadují potvrzení

Je však možné, že jiné vesmíry, které lze podmíněně nazvat paralelními, jsou založeny na zcela jiných fyzikálních principech. Dokonce i množina základních konstant v „bublinách“ se může výrazně lišit od té, kterou poskytuje původní vesmír lidstva.

Je docela možné, že život, pokud je přirozeným výsledkem vývoje jakékoli hmoty, v paralelním vesmíru může být postaven na principech, které jsou pro pozemšťany neuvěřitelné. Co tedy může být Mysl v sousedních vesmírech? To zatím mohou posoudit jen autoři sci-fi.

Není možné přímo testovat hypotézu existence jiného vesmíru nebo dokonce mnoha takových světů. Výzkumníci pracují na sběru „nepřímých důkazů“ a hledají řešení, jak potvrdit vědecké předpoklady. Vědci mají zatím jen víceméně přesvědčivé odhady na základě výsledků studia kosmického mikrovlnného záření na pozadí, které vrhá světlo na historii vzniku Vesmíru.

Věděli jste, že vesmír, který pozorujeme, má docela jasné hranice? Jsme zvyklí spojovat Vesmír s něčím nekonečným a nepochopitelným. Moderní věda však na otázku „nekonečnosti“ Vesmíru nabízí na takto „samozřejmou“ otázku zcela jinou odpověď.

Podle moderních koncepcí je velikost pozorovatelného vesmíru přibližně 45,7 miliardy světelných let (nebo 14,6 gigaparseků). Co ale tato čísla znamenají?

První otázka, která běžného člověka napadne, je, jak nemůže být Vesmír vůbec nekonečný? Zdálo by se, že je nesporné, že schránka všeho, co kolem nás existuje, by neměla mít hranice. Pokud tyto hranice existují, co vůbec představují?

Předpokládejme, že nějaký astronaut letěl k hranicím vesmíru. Co před sebou uvidí? Pevná zeď? Protipožární bariéra? A co je za tím – prázdnota? Jiný vesmír? Může ale prázdnota nebo jiný Vesmír znamenat, že jsme na hranici vesmíru? Neznamená to, že neexistuje „nic“. Prázdnota a jiný vesmír je také „něco“. Ale Vesmír je to, co obsahuje absolutně všechno „něco“.

Dostáváme se k absolutnímu rozporu. Ukazuje se, že hranice Vesmíru by před námi měla skrývat něco, co by být nemělo. Nebo by hranice Vesmíru měla ohradit „vše“ od „něčeho“, ale toto „něco“ by také mělo být součástí „všeho“. Obecně naprostá absurdita. Jak pak mohou vědci tvrdit konečnou velikost, hmotnost a dokonce i stáří našeho vesmíru? Tyto hodnoty, i když jsou nepředstavitelně velké, jsou stále konečné. Argumentuje věda se samozřejmým? Abychom se s tím vypořádali, podívejme se nejprve na to, jak lidé dospěli k modernímu chápání vesmíru.

Rozšiřování hranic

Člověk se od nepaměti zajímal o to, jaký je svět kolem něj. Nemůžete uvést příklady tří velryb a dalších pokusů starověku vysvětlit vesmír. Zpravidla se to nakonec sešlo tak, že základem všech věcí je pozemská nebesa. I v dobách starověku a středověku, kdy astronomové měli rozsáhlé znalosti o zákonech pohybu planet podél „nehybné“ nebeské sféry, zůstávala Země středem vesmíru.

Přirozeně i v Starověké Řecko byli tací, kteří věřili, že Země se točí kolem Slunce. Byli tací, kteří mluvili o mnoha světech a nekonečnosti vesmíru. Ale konstruktivní zdůvodnění těchto teorií se objevilo až na přelomu vědecké revoluce.

V 16. století učinil polský astronom Mikuláš Koperník první velký průlom v poznání vesmíru. Pevně ​​dokázal, že Země je pouze jednou z planet obíhajících kolem Slunce. Takový systém značně zjednodušil vysvětlení tak složitého a složitého pohybu planet v nebeské sféře. V případě nehybné Země museli astronomové přijít s nejrůznějšími důmyslnými teoriemi, které by toto chování planet vysvětlily. Na druhou stranu, pokud se předpokládá, že Země je pohyblivá, pak vysvětlení pro takové složité pohyby přichází přirozeně. V astronomii tak bylo posíleno nové paradigma zvané „heliocentrismus“.

Mnoho sluncí

Avšak i poté astronomové nadále omezovali vesmír na „sféru stálic“. Až do 19. století nebyli schopni odhadnout vzdálenost ke svítidlům. Po několik století se astronomové neúspěšně pokoušeli odhalit odchylky v poloze hvězd vzhledem k orbitálnímu pohybu Země (roční paralaxy). Tehdejší nástroje neumožňovaly tak přesná měření.

Nakonec v roce 1837 změřil paralaxu rusko-německý astronom Vasilij Struve. To znamenalo nový krok v pochopení rozsahu vesmíru. Nyní by vědci mohli bezpečně říci, že hvězdy jsou vzdálené podobizny Slunce. A naše svítidlo už není středem všeho, ale rovnocenným „obyvatelem“ nekonečné hvězdokupy.

Astronomové se ještě více přiblížili k pochopení měřítka vesmíru, protože vzdálenosti ke hvězdám se ukázaly být skutečně monstrózní. Dokonce i velikost oběžných drah planet se zdála v porovnání s tímto něčím zanedbatelná. Dále bylo nutné pochopit, jak jsou hvězdy koncentrovány.

Mnoho Mléčných drah

Již v roce 1755 předvídal slavný filozof Immanuel Kant základy moderního chápání rozsáhlé struktury vesmíru. Předpokládal, že Mléčná dráha je obrovská rotující hvězdokupa. Mnohé pozorovatelné mlhoviny jsou zase vzdálenější „mléčné dráhy“ – galaxie. Navzdory tomu se astronomové až do 20. století drželi skutečnosti, že všechny mlhoviny jsou zdrojem vzniku hvězd a jsou součástí Mléčné dráhy.

Situace se změnila, když se astronomové naučili měřit vzdálenosti mezi galaxiemi pomocí. Absolutní svítivost hvězd tohoto typu je striktně závislá na období jejich proměnlivosti. Porovnat jejich absolutní svítivost s tou viditelnou lze vysoká přesnost určit jejich vzdálenost. Tuto metodu vyvinuli na počátku 20. století Einar Hertzschrung a Harlow Shelpie. Díky němu sovětský astronom Ernst Epik v roce 1922 určil vzdálenost do Andromedy, která se ukázala být řádově nad velikostí Mléčná dráha.

Edwin Hubble pokračoval v Epicově podniku. Měřením jasnosti cefeid v jiných galaxiích změřil jejich vzdálenost a porovnal ji s rudým posuvem v jejich spektrech. V roce 1929 tedy vyvinul svůj slavný zákon. Jeho práce definitivně vyvrátila zažitý názor, že Mléčná dráha je okrajem vesmíru. Nyní byl jednou z mnoha galaxií, které ho kdysi považovaly nedílná součást. Kantova hypotéza byla potvrzena téměř dvě století po jejím vývoji.

Následně spojení mezi vzdáleností galaxie od pozorovatele a rychlostí jejího oddálení od pozorovatele, objevené Hubbleem, umožnilo sestavit kompletní obrázek o velkorozměrové struktuře Vesmíru. Ukázalo se, že galaxie byly jen jeho nepatrnou částí. Spojovaly se do shluků, shluků do nadshluků. Na druhé straně se superkupy skládají do největších známých struktur ve vesmíru - vláken a stěn. Tyto struktury přiléhají k obrovským supervoidům () a tvoří rozsáhlou strukturu v současnosti známého vesmíru.

Zdánlivé nekonečno

Z výše uvedeného vyplývá, že během několika málo století věda postupně přešla od geocentrismu k modernímu chápání vesmíru. To však neodpovídá, proč dnes vesmír omezujeme. Koneckonců, až dosud to bylo jen o měřítku vesmíru, a ne o jeho samotné podstatě.

První, kdo se rozhodl ospravedlnit nekonečnost vesmíru, byl Isaac Newton. Odhalení zákona gravitace věřil, že pokud by byl prostor konečný, všechna její těla by se dříve nebo později spojila v jediný celek. Pokud před ním někdo vyjádřil myšlenku nekonečnosti vesmíru, bylo to pouze ve filozofickém klíči. Bez jakéhokoli vědeckého zdůvodnění. Příkladem toho je Giordano Bruno. Mimochodem, stejně jako Kant, předběhl vědu o mnoho století. Jako první prohlásil, že hvězdy jsou vzdálená slunce a také kolem nich obíhají planety.

Zdálo by se, že samotný fakt nekonečna je docela rozumný a zřejmý, ale zlomové body ve vědě 20. století touto „pravdou“ otřásly.

Stacionární vesmír

První významný krok k vývoji moderního modelu vesmíru učinil Albert Einstein. Slavný fyzik představil svůj model stacionárního vesmíru v roce 1917. Tento model byl založen na obecné teorii relativity, kterou vyvinul o rok dříve. Podle jeho modelu je vesmír nekonečný v čase a konečný v prostoru. Ale koneckonců, jak bylo uvedeno dříve, podle Newtona se vesmír s konečnou velikostí musí zhroutit. K tomu Einstein zavedl kosmologickou konstantu, která kompenzovala gravitační přitažlivost vzdálených objektů.

Bez ohledu na to, jak paradoxní to může znít, Einstein neomezil samotnou konečnost vesmíru. Podle jeho názoru je Vesmír uzavřenou skořápkou hypersféry. Obdobou je povrch obyčejné trojrozměrné koule, například zeměkoule nebo Země. Bez ohledu na to, jak moc cestovatel cestuje po Zemi, nikdy nedosáhne jejího okraje. To však neznamená, že Země je nekonečná. Cestovatel se jednoduše vrátí na místo, kde svou cestu začal.

Na povrchu hypersféry

Stejným způsobem se vesmírný tulák, překonávající Einsteinův vesmír na hvězdné lodi, může vrátit zpět na Zemi. Pouze tentokrát se tulák nebude pohybovat po dvourozměrném povrchu koule, ale po trojrozměrném povrchu hypersféry. To znamená, že vesmír má konečný objem, a tedy konečný počet hvězd a hmotnosti. Vesmír však nemá žádné hranice ani žádný střed.

Einstein došel k takovým závěrům propojením prostoru, času a gravitace ve své slavné teorii. Před ním byly tyto pojmy považovány za samostatné, a proto byl prostor Vesmíru čistě euklidovský. Einstein dokázal, že gravitace samotná je zakřivením časoprostoru. To radikálně změnilo rané představy o povaze vesmíru, založené na klasické newtonovské mechanice a euklidovské geometrii.

Rozšiřující se vesmír

Ani samotnému objeviteli „nového vesmíru“ nebyly přeludy cizí. Einstein, ačkoli omezoval vesmír ve vesmíru, nadále jej považoval za statický. Podle jeho modelu byl a zůstává vesmír věčný a jeho velikost zůstává vždy stejná. V roce 1922 sovětský fyzik Alexander Fridman tento model výrazně rozšířil. Podle jeho výpočtů není vesmír vůbec statický. V průběhu času se může rozšiřovat nebo smršťovat. Je pozoruhodné, že Friedman dospěl k takovému modelu založenému na stejné teorii relativity. Podařilo se mu správněji aplikovat tuto teorii a obejít kosmologickou konstantu.

Albert Einstein takovou „nápravu“ hned nepřijal. Na pomoc tomuto novému modelu přišel dříve zmíněný objev Hubblea. Recese galaxií nesporně prokázala skutečnost expanze vesmíru. Takže Einstein musel uznat svou chybu. Nyní měl vesmír určité stáří, které striktně závisí na Hubbleově konstantě, která charakterizuje rychlost jeho rozpínání.

Další vývoj kosmologie

Když se vědci snažili tento problém vyřešit, bylo objeveno mnoho dalších důležitých součástí vesmíru a byly vyvinuty jeho různé modely. Takže v roce 1948 Georgy Gamow představil hypotézu „horkého vesmíru“, která se později změnila v teorii velkého třesku. Objev v roce 1965 jeho podezření potvrdil. Nyní mohli astronomové pozorovat světlo, které pocházelo z okamžiku, kdy se vesmír stal průhledným.

Temná hmota, kterou v roce 1932 předpověděl Fritz Zwicky, byla potvrzena v roce 1975. Temná hmota vlastně vysvětluje samotnou existenci galaxií, kup galaxií a samotnou strukturu vesmíru jako celku. Vědci tedy zjistili, že většina hmoty vesmíru je zcela neviditelná.

Konečně, v roce 1998, během studia vzdálenosti k, bylo objeveno, že vesmír se rozpíná se zrychlením. Tento další zlom ve vědě dal vzniknout modernímu chápání povahy vesmíru. Einsteinem představený a Friedmannem vyvrácený kosmologický koeficient opět našel své místo v modelu Vesmíru. Přítomnost kosmologického koeficientu (kosmologické konstanty) vysvětluje jeho zrychlenou expanzi. Pro vysvětlení přítomnosti kosmologické konstanty byl zaveden koncept - hypotetické pole obsahující většinu hmoty vesmíru.

Současná představa o velikosti pozorovatelného vesmíru

Současný model vesmíru se také nazývá ΛCDM model. Písmeno "Λ" znamená přítomnost kosmologické konstanty, která vysvětluje zrychlené rozpínání vesmíru. "CDM" znamená, že vesmír je naplněn studenou temnou hmotou. Nedávné studie naznačují, že Hubbleova konstanta je asi 71 (km/s)/Mpc, což odpovídá stáří vesmíru 13,75 miliardy let. Když známe stáří vesmíru, můžeme odhadnout velikost jeho pozorovatelné oblasti.

Podle teorie relativity se informace o jakémkoli objektu nemůže dostat k pozorovateli rychlostí větší, než je rychlost světla (299792458 m/s). Ukazuje se, že pozorovatel nevidí jen předmět, ale jeho minulost. Čím dále je od něj objekt, tím vzdálenější minulost vypadá. Například při pohledu na Měsíc vidíme, jak to bylo před více než sekundou, Slunce - před více než osmi minutami, nejbližší hvězdy - roky, galaxie - před miliony let atd. V Einsteinově stacionárním modelu vesmír nemá věkové omezení, což znamená, že jeho pozorovatelná oblast také není ničím omezena. Pozorovatel, vyzbrojený stále vyspělejšími astronomickými přístroji, bude pozorovat stále vzdálenější a starověké objekty.

Máme další obrázek s moderní model Vesmír. Podle ní má Vesmír svůj věk, a tedy i hranici pozorování. To znamená, že od zrození vesmíru by žádný foton nestihl urazit vzdálenost větší než 13,75 miliardy světelných let. Ukazuje se, že můžeme říci, že pozorovatelný vesmír je omezen z pohledu pozorovatele sférickou oblastí o poloměru 13,75 miliardy světelných let. Není to však tak docela pravda. Nezapomeňte na rozšiřování prostoru Vesmíru. Dokud foton nedorazí k pozorovateli, bude objekt, který jej vyzařoval, již od nás vzdálen 45,7 miliardy světelných let. let. Tato velikost je horizont částic a je to hranice pozorovatelného vesmíru.

Za horizontem

Velikost pozorovatelného vesmíru se tedy dělí na dva typy. Zdánlivá velikost, také nazývaná Hubbleův poloměr (13,75 miliardy světelných let). A skutečná velikost, nazývaná horizont částic (45,7 miliard světelných let). Důležité je, že oba tyto horizonty vůbec necharakterizují skutečnou velikost Vesmíru. Za prvé, závisí na poloze pozorovatele v prostoru. Za druhé, mění se v průběhu času. V případě modelu ΛCDM se horizont částic rozšiřuje rychlostí větší než Hubbleův horizont. Na otázku, zda se tento trend v budoucnu změní, moderní věda nedává odpověď. Pokud ale předpokládáme, že se vesmír stále zrychluje, pak všechny objekty, které nyní vidíme, dříve nebo později zmizí z našeho „zorného pole“.

Zatím nejvzdálenějším světlem pozorovaným astronomy je CMB. Při pohledu do něj vědci vidí vesmír takový, jaký byl 380 000 let po velkém třesku. Vesmír se v tu chvíli ochladil natolik, že mohl emitovat volné fotony, které jsou dnes zachycovány pomocí radioteleskopů. V té době ve Vesmíru nebyly žádné hvězdy ani galaxie, ale pouze souvislý mrak vodíku, helia a zanedbatelné množství dalších prvků. Z nehomogenit pozorovaných v tomto oblaku se následně vytvoří galaktické kupy. Ukazuje se, že právě ty objekty, které vzniknou z nehomogenit záření kosmického mikrovlnného pozadí, se nacházejí nejblíže horizontu částic.

Skutečné hranice

Zda má vesmír skutečné, nepozorovatelné hranice, je stále předmětem pseudovědeckých spekulací. Tak či onak všichni konvergují k nekonečnosti Vesmíru, ale toto nekonečno si vykládají úplně jinak. Někteří považují Vesmír za multidimenzionální, kde náš „místní“ trojrozměrný Vesmír je jen jednou z jeho vrstev. Jiní říkají, že vesmír je fraktál, což znamená, že náš místní vesmír může být částicí jiného. Nezapomeňte na různé modely Multivesmír se svým uzavřeným, otevřeným, paralelní vesmíry, červí díry. A mnoho, mnohem více různých verzí, jejichž počet je omezen pouze lidskou fantazií.

Ale pokud zapneme chladný realismus nebo se jednoduše vzdálíme od všech těchto hypotéz, pak můžeme předpokládat, že náš vesmír je nekonečnou homogenní nádobou všech hvězd a galaxií. Navíc v jakémkoli velmi vzdáleném bodě, ať už to bude v miliardách gigaparseků od nás, budou všechny podmínky naprosto stejné. V tomto bodě budou horizont částic a HST úplně stejné se stejným reliktním zářením na jejich okraji. Kolem budou stejné hvězdy a galaxie. Zajímavé je, že to není v rozporu s rozpínáním vesmíru. Koneckonců, nerozpíná se jen Vesmír, ale jeho samotný prostor. Skutečnost, že v okamžiku velkého třesku vznikl vesmír z jednoho bodu, jen vypovídá o tom, že tehdejší nekonečně malé (prakticky nulové) velikosti se nyní proměnily v nepředstavitelně velké. V budoucnu budeme tuto hypotézu používat, abychom jasně porozuměli měřítku pozorovatelného vesmíru.

Vizuální reprezentace

Různé zdroje poskytují nejrůznější vizuální modely, které lidem umožňují uvědomit si měřítko vesmíru. Nestačí nám však uvědomit si, jak rozlehlý vesmír je. Je důležité pochopit, jak se takové pojmy jako Hubbleův horizont a horizont částic ve skutečnosti projevují. K tomu si krok za krokem představíme náš model.

Zapomeňme, že moderní věda nezná „cizí“ oblast Vesmíru. Když zahodíme verze o multivesmírech, fraktálovém vesmíru a jeho dalších „odrůdách“, představme si, že je prostě nekonečný. Jak již bylo uvedeno dříve, není to v rozporu s rozšířením jeho prostoru. Samozřejmě bereme v úvahu skutečnost, že její Hubbleova koule a koule částic jsou 13,75 a 45,7 miliardy světelných let.

Měřítko vesmíru

Stiskněte tlačítko START a objevte nový, neznámý svět!
Pro začátek si zkusme uvědomit, jak velké jsou Univerzální měřítka. Pokud jste cestovali po naší planetě, dokážete si dobře představit, jak je pro nás Země velká. Nyní si naši planetu představte jako zrnko pohanky, které se pohybuje po oběžné dráze kolem vodního melounu-Slunce o velikosti poloviny fotbalového hřiště. V tomto případě bude oběžná dráha Neptunu odpovídat velikosti malého města, oblasti - Měsíci, oblasti hranice vlivu Slunce - Marsu. Ukazuje se, že naše sluneční soustava je o tolik větší než Země, jako je Mars větší než pohanka! Ale to je jen začátek.

Nyní si představte, že tato pohanka bude náš systém, jehož velikost se přibližně rovná jednomu parseku. Pak bude mít Mléčná dráha velikost dvou fotbalových stadionů. To nám však stačit nebude. Budeme muset zmenšit Mléčnou dráhu na centimetr. Bude tak nějak připomínat kávovou pěnu zabalenou ve víru uprostřed kávově černého mezigalaktického prostoru. Dvacet centimetrů od ní se nachází stejné spirálovité „dítě“ – mlhovina Andromeda. Kolem nich bude roj malých galaxií v naší Místní kupě. Zdánlivá velikost našeho vesmíru bude 9,2 kilometru. Dospěli jsme k pochopení univerzálních dimenzí.

Uvnitř univerzální bubliny

K pochopení samotné stupnice nám to však nestačí. Je důležité si uvědomit Vesmír v dynamice. Představte si sami sebe jako obry, pro které má Mléčná dráha průměr centimetru. Jak bylo právě uvedeno, ocitneme se uvnitř koule o poloměru 4,57 a průměru 9,24 kilometrů. Představte si, že jsme schopni vzlétnout uvnitř této koule, cestovat a překonat celé megaparseky ve vteřině. Co uvidíme, bude-li náš vesmír nekonečný?

Samozřejmě se před námi objeví nespočet všemožných galaxií. Eliptické, spirálové, nepravidelné. Některé oblasti se jimi budou hemžit, jiné budou prázdné. Hlavním rysem bude, že vizuálně budou všichni nehybní, zatímco my budeme nehybní. Ale jakmile uděláme krok, samotné galaxie se začnou pohybovat. Například pokud jsme schopni vidět mikroskop Sluneční Soustava, můžeme sledovat jeho vývoj. Když se vzdálíme od naší galaxie o 600 metrů, uvidíme protohvězdu Slunce a protoplanetární disk v době vzniku. Když se k němu přiblížíme, uvidíme, jak vypadá Země, rodí se život a objevuje se člověk. Stejně tak uvidíme, jak se galaxie mění a pohybují, když se od nich vzdalujeme nebo se k nim přibližujeme.

Proto než ve více vzdálené galaxie budeme se dívat, tím starší pro nás budou. Nejvzdálenější galaxie se tedy budou nacházet dále než 1300 metrů od nás a na přelomu 1380 metrů již uvidíme reliktní záření. Pravda, tato vzdálenost pro nás bude imaginární. Jak se však přiblížíme k CMB, uvidíme zajímavý obrázek. Přirozeně budeme pozorovat, jak se budou formovat a vyvíjet galaxie z počátečního oblaku vodíku. Když dosáhneme jedné z těchto vytvořených galaxií, pochopíme, že jsme vůbec nepřekonali 1,375 kilometru, ale všech 4,57.

Downscaling

V důsledku toho se ještě více zvětšíme. Nyní můžeme umístit celé dutiny a stěny do pěsti. Ocitneme se tedy v docela malé bublině, ze které se nelze dostat. Nejen, že se vzdálenost k objektům na okraji bubliny bude při přibližování zvětšovat, ale samotný okraj se bude pohybovat donekonečna. To je celý smysl velikosti pozorovatelného vesmíru.

Bez ohledu na to, jak je vesmír velký, pro pozorovatele vždy zůstane omezenou bublinou. Pozorovatel bude vždy ve středu této bubliny, ve skutečnosti je jejím středem. Při pokusu dostat se k nějakému předmětu na okraji bubliny posune pozorovatel její střed. Jak se k objektu přibližujete, tento objekt se bude stále více vzdalovat od okraje bubliny a zároveň se bude měnit. Například z beztvarého vodíkového mraku se promění v plnohodnotnou galaxii nebo dále galaktickou kupu. Navíc se cesta k tomuto objektu bude zvětšovat, jak se k němu přiblížíte, protože se bude měnit samotný okolní prostor. Když se k tomuto objektu dostaneme, přesuneme ho pouze z okraje bubliny do jejího středu. Na okraji vesmíru bude také blikat reliktní záření.

Pokud předpokládáme, že se vesmír bude i nadále rozpínat zrychleným tempem, pak je uprostřed bubliny a navíjí se čas na miliardy, biliony a ještě vyšší řády let dopředu, všimneme si ještě zajímavějšího obrázku. I když se naše bublina také zvětší, její mutující složky se od nás budou vzdalovat ještě rychleji a opustit okraj této bubliny, dokud se každá částice Vesmíru nerozejde ve své osamělé bublině bez schopnosti interakce s jinými částicemi.

Moderní věda tedy nemá informace o tom, jaké jsou skutečné rozměry vesmíru a zda má hranice. S jistotou však víme, že pozorovatelný vesmír má viditelnou a skutečnou hranici nazývanou Hubbleův poloměr (13,75 miliardy světelných let) a poloměr částic (45,7 miliardy světelných let). Tyto hranice jsou zcela závislé na poloze pozorovatele v prostoru a s časem se rozšiřují. Pokud se Hubbleův poloměr rozpíná striktně rychlostí světla, pak se rozpínání horizontu částic urychlí. Otevřená zůstává otázka, zda bude zrychlování jeho částicového horizontu dále pokračovat a zda se změní na kontrakci.

I když se nám podaří vytvořit úplný a přesný obrázek o vývoji našeho vesmíru, neodstraní to všechny otázky o struktuře světa. Někdo se jistě zeptá: co bylo před začátkem expanze Vesmíru? A pokud se v budoucnu znovu zmenší, co z toho bude později? Přísně vzato, věda není povinna hledat odpovědi na takové „nesprávné“ otázky, protože je založena na zkušenostech studia pouze našeho světa.

Lidská mysl se s tím však nemůže spokojit a vznikají modely, které popisují obraz světa před Velkým třeskem nebo po okamžiku budoucí kontrakce.

Jeden z nich-" vícelistový model vesmíru". Velkému třesku podle ní předcházela komprese předchozího Vesmíru a po maximální kompresi našeho Vesmíru k tomu dojde znovu. Velký třesk (mluvíme o uzavřeném vesmíru). Použijeme-li obraz navržený akademikem Sacharovem, stránky nekonečné knihy bytí se budou navždy obracet. Zdálo by se, že takový obrázek odstraňuje „nesprávné“ otázky. Z druhého termodynamického zákona (stejně jako všechny základní přírodní zákony musí platit v kterémkoli ze světů) však vyplývá, že poloměr Vesmíru se cyklus od cyklu zvětšuje. Proto byl jednou úplně první cyklus, ve kterém měl vesmír minimální poloměr. A opět se nabízí otázka – co se stalo před tímto cyklem?

Akademik Sacharov navrhl, že v okamžiku začátku prvního cyklu je čas obrácený. Jinými slovy, před tímto okamžikem se děje totéž, co po něm, ale pouze v opačném pořadí. Vzhledem k tomu, že všechny procesy mění směr, když se čas obrátí, žijí obyvatelé každého vesmíru (pokud existují) v pevné víře, že čas plyne jediným možným směrem – z minulosti do budoucnosti.

Další "nesprávná" otázka je: proč jsou parametry našeho světa přesně takové, jaké jsou? Proč má prostor 3 rozměry a ne 2 nebo 15, proč je náboj elektronu přesně 1,6021892*10^-19 coulombů? A na tuto otázku lze odpovědět - hypotéza megavesmíru, tedy předpoklad, že obrovské množství různé světy S různé podmínky(zejména s různým počtem prostorových dimenzí a možná s několika časovými osami). Naše studie je dostupná jedinému světu, ve kterém je možná existence inteligentního proteinového života (antropický princip).

Takové grandiózní obrázky změn v prostoru a čase jsou úžasné. Modely Vesmíru, o kterých hovoří akademik Sacharov, jsou však zajímavé nejen samy o sobě. Na druhou stranu charakterizují světonázor této mimořádné osobnosti. Touha porozumět tomu, co se stalo před „okamžikem stvoření světa“, přesvědčení, že je možné, slovy Andreje Dmitrieviče, „neomezené Vědecký výzkum hmotný svět a časoprostor,“ mluví o jeho víře v lidskou mysl – víře, která připomíná titány renesance. Andrei Dmitrievich navíc píše o hypotéze, podle níž je mysl schopna předávat informace svým potomkům z budoucích cyklů, oddělených od ní obdobími superhusté komprese a velkých třesků. Jako vynikající fyzik nemohl Andrej Dmitrijevič pochopit, jak nepravděpodobná je taková možnost, a přesto o ní snil - koneckonců, tváří v tvář věčnosti lidský život získává zvláštní význam. Nebyl to tento pocit odpovědnosti před věčností, který mu pomohl učinit jeho morální rozhodnutí?